CN112157661A - 一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法,包括分别设置各关节允许的最大力矩及最大运行速度、计算各关节的匀速段运行速度以及加速时间或者减速时间等,具体是基于动力学模型实时计算后面2段程序各个关节的关节力矩。本发明的方法可以实现在保证关节力矩略小于最大关节力矩以及所有关节都同时加速、同时匀速、同时减速的前提下,实现关节加速度的最大化,从而减小加速时间,实现保证在相同的运动轨迹上机器人能运行的最快,达到提高生产效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及关节运动轨迹优化技术领域,特别涉及一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法。
背景技术
现有技术中,在机器人轨迹规划的时候一般采用固定的速度和加速度值或者加速度时间来进行速度规划,进而得到位置规划曲线,但规划的速度以及加速度是否超过了机器人本体能承受的极限,是否是时间最优的方式等这些都没有进行计算校核,因此,一方面存在规划的速度或者加速度过大导致损坏机器人的风险,另一方面也存在规划的速度或者加速度过小,没有达到时间最优的效果,导致效率降低。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中不足,提供一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法,在实际运行当前段程序时候,基于动力学模型实时计算后面2段程序各个关节的关节力矩,在保证关节力矩略小于最大关节力矩以及所有关节都同时加速、同时匀速、同时减速的前提下,尽可能提高关节加速度并减小加速时间,从而保证在相同的运动轨迹上能运行的最快,提高生产效率。
为了达到上述的技术效果,本发明采取以下技术方案:
一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法,包括:
S11.依次比较各关节运行时的最大力矩T是否满足以下条件:T>,若是,则将该关节的加速度降低为原来的n倍得到的新的加速度;否则,将该关节的加速度增大为原来的b倍得到的新的加速度,其中,0<a<1,b>1,0<n<1;
进一步地,a等于0.9;b等于1.1;n等于0.9,具体的数值可以在其满足的取值范围内依据实际情况进行定值。
本发明与现有技术相比,具有以下的有益效果
本发明的基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法,针对现有技术存在的在机器人轨迹规划时,规划速度以及加速度的方法存在的可能过大或过小的问题,通过在实际运行当前段程序时候,基于动力学模型实时计算后面2段程序各个关节的关节力矩,在保证关节力矩略小于最大关节力矩以及所有关节都同时加速、同时匀速、同时减速的前提下,实现关节加速度的最大化,从而减小加速时间,实现保证在相同的运动轨迹上机器人能运行的最快,达到提高生产效率的目的。
附图说明
图1是本发明的基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法的流程示意图。
图2是本发明的一个实施例的梯形加减速速度曲线示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例:
实施例一:
如图1所示,一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法,本实施例中具体是将该方法应用于工业机器人常见的6关节机器人上,其余类型机器人以此类推,具体包括以下步骤:
步骤11.依次比较各关节运行时的最大力矩T是否满足以下条件:T>,若是,则将该关节的加速度降低为原来的n倍得到的新的加速度;否则,将该关节的加速度增大为原来的b倍得到的新的加速度,其中,0<a<1,b>1,0<n<1。
上述步骤11及步骤12对应在本实施例中具体为:
通过本发明的方法得出的运行轨迹可实现在保证关节力矩略小于最大关节力矩以及所有关节都同时加速、同时匀速、同时减速的前提下,尽可能的提高关节加速度从而减小加速时间,提升效率。
实施例二
本实施例中公开了一种计算机设备,该计算机设备可以是服务器,该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法中涉及到的数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法。
在另一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述实施例一中基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法的步骤。为避免重复,这里不再赘述。
在另一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述实施例一中基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法的步骤。为避免重复,这里不再赘述
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法,其特征在于,包括:
S11.依次比较各关节运行时的最大力矩T是否满足以下条件:T>,若是,则将该关节的加速度降低为原来的n倍得到的新的加速度;否则,将该关节的加速度增大为原来的b倍得到的新的加速度,其中,0<a<1,b>1,0<n<1;
2.根据权利要求1所述的一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法,其特征在于,a等于0.9。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法,其特征在于,b等于1.1。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器人动力学的关节运动轨迹优化方法,其特征在于,n等于0.9。
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